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摘要：建筑设计，是人类文明的重要活动之一，现代的高层建筑更是能够最直观地反映出一个经济实体的实力与社会的先进程度。进入二十一世以来，全球的经济水平上升到一个新的高度，建设技术也愈发的成熟，对于建筑的功能要求要求也随之提高。部分框支剪力墙及梁托柱结构是其中的典型代表，力求公共空间与高层住宅相结合，底部大跨框架或框支结构能满足大空间的建筑功能要求，而其结构上部采用可以提供更大刚度的并可灵活布置户型的剪力墙结构，既可提高建筑结构的整体刚度，又能满足户型设计的发挥空间。本文对带梁式转换的高层建筑结构做深入设计研究。
关键词：高层建筑；转换层；梁托柱；框支结构
引言
人类文明进入到现代工业文明后，随着经济的不断发展，技术的不断提高，人们对建筑的功能要求也变得越来越高，可以明显地发现，现代化的建筑体量愈来愈大，高度愈来愈高，跨度也是不断增大。自上个世纪七十年代开始，在我国，高层建筑如雨后春笋般迅速兴建于全国各地。而对于高层建筑的空间需求，也是逐渐由早先的单一化建筑（商、住分离）向着多功能、多用途的综合性建筑（商、住、办公一体化）演变，业主经常会要求建筑师能够提供一个多功能的建筑设计方案，以谋求经济利益最大化，常常就会要求建筑物沿高度方向进行功能分区，也即是在建筑物下部楼层布置为商业或者娱乐区域，建筑物中间楼层布置为办公区域，上部楼层布置为居住区域。这样的设计要求，从建筑功能上来讲，建筑物上部属于小空间，而下部属于大空间。
1、转换层结构理论发展
转换层结构最早是应用于底层大空间剪力墙结构，其目的是为了扩大底部建筑使用空间。对于转换层的研究，国外开展的较早，形成了比较全面的理论体系。早在20世纪30年代，德国学者提出了柔性底部大空间结构的概念，这种结构就是为了获取底部空间的灵活布置而把建筑底部的钢筋混凝土墙改为钢筋混凝土柱的一种结构形式，这种概念可以算是转换层概念的起源。
2、梁式转换层设计要点
2.1托墙转换与托柱转换
结构的转换分为对上部剪力墙的托墙转换（一般称其为框支转换，部分剪力墙不能落地）和对上部框架柱的托柱转换（一般称其为框架转换）。转换结构由于抽柱后竖向抗侧力构件不连续，改变了上部竖向构件对竖向荷载的传力路径，楼层抗侧刚度变化较大，属于竖向布置不规则建筑；由于抽柱不部分的侧向刚度减弱，对整体结构的刚度非配产生不利影响，有可能造成结构偏心及扭转；抽柱后水平转换构件跨度大，往往达到十几甚至二三十米的跨度，转换构件内除了产生弯矩，扭矩，剪力作用外，往往还有轴力作用，受力要比一般水平构件复杂。因此选择一个合理的转换方式是转换结构设计的核心内容，合理转换方式的的选择有利于提高结构的安全性、经济性和适应性。
2.2抗震等级
带转换层的框支剪力墙高层建筑结构，其抗震等级的确定首先需确定底部加强部位的位置，无论地下室顶板是否作为上部结构的嵌固部位，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，并取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10，约束边缘构件至少应至转换层以上3层的高度。
《高层建筑混凝土结构技术规程》3.9节对框支剪力墙结构的加强区与非加强区的抗震等级是区分要求的。当转换层在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜比高规3.9节的规定提高一级采用，为特一级时可不提高。规范对托柱转换结构的抗震等级无明确规定，可以只按常规框架结构的抗震等级确定，但对于转换层的筒体结构，宜按部分框支剪力墙结构中的框支框架确定。
2.3转换梁
转换梁与转换柱截面中线宜重合，其截面高度不宜小于计算跨度的1/8，托柱转换梁的截面宽度不应小于其上所托柱在梁宽方向的截面宽度。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。托柱转换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁，以承担转换梁平面外的柱底弯矩，减轻转换梁的扭矩，避免剪扭破坏。为了使结构尽量简单，尽量不采用次梁转换，而采用直接转换。
2.4转换柱
转换柱是指从转换构件（水平构件）以下并与转换构件相连的框架柱，其高度为基础顶面至转换构件顶面。
转换柱是转换结构中最重要的构件之一，受力大，破坏后果极其严重。地震作用下，底部剪力墙开裂，刚度降低，剪力墙的部分地震作用会转移到转换柱承受，因此应采取严格的构造措施，箍筋应全高加密，箍筋配箍特征值也应比普通框架柱增加0.02，箍筋体积配箍率不小于1.5%。
在工程设计中為确保框支柱具有足够的延性，一级转换柱的柱顶及首层柱底组合弯矩应乘以放大系数1.5，二级转换柱的柱顶及首层柱底组合弯矩应乘以放大系数1.3，一、二级转换柱由地震作用产生的轴力应乘以放大系数1.5、1.3（轴压比可不考虑此系数）。抗震设计时，还需严格按照规范要求，调整和控制框支柱承受的地震倾覆力矩和剪力。具体为：每层带梁式转换层结构中框支柱的数量不超过10根时，如果底部框支层设在1层～2层，必须确保每一根框支柱所承受的剪力大于结构基底所承受剪力的2%；若框支柱设置在3层，甚至是3层以上，每一个框支柱所承受的剪力必须大于3%。若建筑每一层框支柱的数量超过10根时，1层～2层的建筑底部框支层所承受的剪力，必须大于结构基底剪力的20%，当框支层剪力全部设在3层，或者是3层以上，必须将每一层框支柱所承受的剪力控制在30%以上。框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构中地震倾覆力矩的50%。
2.5竖向刚度分布控制
带转换的结构体系，由于部分竖向构件不连续，导致结构竖向刚度分布不均匀甚至突变，对抗震性能非常不利，因此必须严格控制结构的刚度分布处于一个合理的水平。远离转换层的楼层刚度比要满足高规3.5.2-2条对一般高层结构竖向构件侧向刚度比的要求，而转换层附近楼层的侧向刚度比还应满足特殊的要求。
当转换层设置在2层及以下时，可采用转换层与相邻上层的等效剪切刚度比，并控制其比值宜接近1，在抗震设计时不小于0.5。设置在3层及以上时，转换层与相邻上层的刚度比在满足楼层剪力与层间位移的刚度比不小于0.6的同时，还应按高规附录E.0.3条提供的方法计算转换层上下部分的刚度比最好接近1，抗震设计时不小于0.8。
3、结语
带梁式转换结构的高层建筑结构属于复杂高层，设计中要考虑各种影响因素，既要满足建筑及设备专业的功能要求，又要满足结构设计的安全性，设计人员应对转换结构有清晰的概念，首先在方案阶段对结构体系采取抗震概念设计，合理布置结构体系；后续设计阶段采用合适的计算软件，加强框支柱、框支梁、转换层楼板等的计算，关键构件采取有限元应力分析进行配筋，提高设计计算的准确性。
参考文献
[1]闰淼，周兰翎，查小鹏，等.浅析带梁式转换层的高层建筑结构设计[J].河南建材，2016（4）：181，182.
[2]邓宇文.带梁式转换层的高层建筑结构设计浅谈[J].建材与装饰，2015（42）：74-75.
[3]崔贤德.探讨高层建筑梁式转换层结构设计要点[J].建材与装饰，2014（9）：17-18.
[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010[M].中国：中国建筑工业出版社，2010：110-113.
关键词：高层建筑；转换层；梁托柱；框支结构
引言
人类文明进入到现代工业文明后，随着经济的不断发展，技术的不断提高，人们对建筑的功能要求也变得越来越高，可以明显地发现，现代化的建筑体量愈来愈大，高度愈来愈高，跨度也是不断增大。自上个世纪七十年代开始，在我国，高层建筑如雨后春笋般迅速兴建于全国各地。而对于高层建筑的空间需求，也是逐渐由早先的单一化建筑（商、住分离）向着多功能、多用途的综合性建筑（商、住、办公一体化）演变，业主经常会要求建筑师能够提供一个多功能的建筑设计方案，以谋求经济利益最大化，常常就会要求建筑物沿高度方向进行功能分区，也即是在建筑物下部楼层布置为商业或者娱乐区域，建筑物中间楼层布置为办公区域，上部楼层布置为居住区域。这样的设计要求，从建筑功能上来讲，建筑物上部属于小空间，而下部属于大空间。
1、转换层结构理论发展
转换层结构最早是应用于底层大空间剪力墙结构，其目的是为了扩大底部建筑使用空间。对于转换层的研究，国外开展的较早，形成了比较全面的理论体系。早在20世纪30年代，德国学者提出了柔性底部大空间结构的概念，这种结构就是为了获取底部空间的灵活布置而把建筑底部的钢筋混凝土墙改为钢筋混凝土柱的一种结构形式，这种概念可以算是转换层概念的起源。
2、梁式转换层设计要点
2.1托墙转换与托柱转换
结构的转换分为对上部剪力墙的托墙转换（一般称其为框支转换，部分剪力墙不能落地）和对上部框架柱的托柱转换（一般称其为框架转换）。转换结构由于抽柱后竖向抗侧力构件不连续，改变了上部竖向构件对竖向荷载的传力路径，楼层抗侧刚度变化较大，属于竖向布置不规则建筑；由于抽柱不部分的侧向刚度减弱，对整体结构的刚度非配产生不利影响，有可能造成结构偏心及扭转；抽柱后水平转换构件跨度大，往往达到十几甚至二三十米的跨度，转换构件内除了产生弯矩，扭矩，剪力作用外，往往还有轴力作用，受力要比一般水平构件复杂。因此选择一个合理的转换方式是转换结构设计的核心内容，合理转换方式的的选择有利于提高结构的安全性、经济性和适应性。
2.2抗震等级
带转换层的框支剪力墙高层建筑结构，其抗震等级的确定首先需确定底部加强部位的位置，无论地下室顶板是否作为上部结构的嵌固部位，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，并取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10，约束边缘构件至少应至转换层以上3层的高度。
《高层建筑混凝土结构技术规程》3.9节对框支剪力墙结构的加强区与非加强区的抗震等级是区分要求的。当转换层在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜比高规3.9节的规定提高一级采用，为特一级时可不提高。规范对托柱转换结构的抗震等级无明确规定，可以只按常规框架结构的抗震等级确定，但对于转换层的筒体结构，宜按部分框支剪力墙结构中的框支框架确定。
2.3转换梁
转换梁与转换柱截面中线宜重合，其截面高度不宜小于计算跨度的1/8，托柱转换梁的截面宽度不应小于其上所托柱在梁宽方向的截面宽度。框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，且不宜小于其上墙体截面厚度的2倍和400mm的较大值。托柱转换梁在转换层宜在托柱位置设置正交方向的框架梁或楼面梁，以承担转换梁平面外的柱底弯矩，减轻转换梁的扭矩，避免剪扭破坏。为了使结构尽量简单，尽量不采用次梁转换，而采用直接转换。
2.4转换柱
转换柱是指从转换构件（水平构件）以下并与转换构件相连的框架柱，其高度为基础顶面至转换构件顶面。
转换柱是转换结构中最重要的构件之一，受力大，破坏后果极其严重。地震作用下，底部剪力墙开裂，刚度降低，剪力墙的部分地震作用会转移到转换柱承受，因此应采取严格的构造措施，箍筋应全高加密，箍筋配箍特征值也应比普通框架柱增加0.02，箍筋体积配箍率不小于1.5%。
在工程设计中為确保框支柱具有足够的延性，一级转换柱的柱顶及首层柱底组合弯矩应乘以放大系数1.5，二级转换柱的柱顶及首层柱底组合弯矩应乘以放大系数1.3，一、二级转换柱由地震作用产生的轴力应乘以放大系数1.5、1.3（轴压比可不考虑此系数）。抗震设计时，还需严格按照规范要求，调整和控制框支柱承受的地震倾覆力矩和剪力。具体为：每层带梁式转换层结构中框支柱的数量不超过10根时，如果底部框支层设在1层～2层，必须确保每一根框支柱所承受的剪力大于结构基底所承受剪力的2%；若框支柱设置在3层，甚至是3层以上，每一个框支柱所承受的剪力必须大于3%。若建筑每一层框支柱的数量超过10根时，1层～2层的建筑底部框支层所承受的剪力，必须大于结构基底剪力的20%，当框支层剪力全部设在3层，或者是3层以上，必须将每一层框支柱所承受的剪力控制在30%以上。框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构中地震倾覆力矩的50%。
2.5竖向刚度分布控制
带转换的结构体系，由于部分竖向构件不连续，导致结构竖向刚度分布不均匀甚至突变，对抗震性能非常不利，因此必须严格控制结构的刚度分布处于一个合理的水平。远离转换层的楼层刚度比要满足高规3.5.2-2条对一般高层结构竖向构件侧向刚度比的要求，而转换层附近楼层的侧向刚度比还应满足特殊的要求。
当转换层设置在2层及以下时，可采用转换层与相邻上层的等效剪切刚度比，并控制其比值宜接近1，在抗震设计时不小于0.5。设置在3层及以上时，转换层与相邻上层的刚度比在满足楼层剪力与层间位移的刚度比不小于0.6的同时，还应按高规附录E.0.3条提供的方法计算转换层上下部分的刚度比最好接近1，抗震设计时不小于0.8。
3、结语
带梁式转换结构的高层建筑结构属于复杂高层，设计中要考虑各种影响因素，既要满足建筑及设备专业的功能要求，又要满足结构设计的安全性，设计人员应对转换结构有清晰的概念，首先在方案阶段对结构体系采取抗震概念设计，合理布置结构体系；后续设计阶段采用合适的计算软件，加强框支柱、框支梁、转换层楼板等的计算，关键构件采取有限元应力分析进行配筋，提高设计计算的准确性。
参考文献
[1]闰淼，周兰翎，查小鹏，等.浅析带梁式转换层的高层建筑结构设计[J].河南建材，2016（4）：181，182.
[2]邓宇文.带梁式转换层的高层建筑结构设计浅谈[J].建材与装饰，2015（42）：74-75.
[3]崔贤德.探讨高层建筑梁式转换层结构设计要点[J].建材与装饰，2014（9）：17-18.
[4]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010[M].中国：中国建筑工业出版社，2010：110-113.